Неожиданные связи: механизмы пополнения кальция в нервных клетках влияют на экспрессию генов
Новое исследование Национального центра биологических наук (NCBS, Бангалор) показывает, что поддержание баланса кальция в клетках может регулировать уровни важной сигнальной молекулы — дофамина — в мозге.
Работа лаборатории профессора Гайти Хасана в NCBS выявила новые роли кальциевой сигнализации. Учёные показали, что процесс SOCE (оперативный вход кальция из депо), который поддерживает уровень кальция в клетках, также может играть роль в поддержании уровней жизненно важного нейромедиатора дофамина.
SOCE — это процесс медленного входа ионов кальция в клетки для пополнения истощённых запасов. Кальций проникает в клетку через специальные каналы, такие как белок Orai, который необходим для работы SOCE.
В экспериментах использовали мух Drosophila с мутированными генами Orai, что нарушало нормальную работу SOCE. Ключевое открытие: когда SOCE ингибировали только в определённых нейронах до созревания мух, появившиеся взрослые особи не могли летать. Без SOCE процесс формирования «полётной цепи» в мозге мухи не развивался.
Этот результат выявил потенциальную связь между SOCE и дофамином. Дефицит дофамина вызывает различные заболевания, самое известное из которых — синдром Паркинсона. У нелетающих мутантных мух SOCE был ингибирован в клетках, называемых «дофаминергическими интернейронами» — нервных клетках, использующих дофамин для передачи сигналов.
Дальнейшие исследования показали, что SOCE и его роль в поддержании уровня кальция внутри нервных клеток влияют на процессы, связанные с синтезом и транспортом дофамина, на генетическом уровне.
«Мы ожидали, что ингибирование пополнения кальция через SOCE в нервных клетках нарушит их функционирование и, возможно, в конечном итоге убьёт их. Было совершенно неожиданно обнаружить, что процесс SOCE влияет на уровень ферментов, необходимых для синтеза дофамина. Ещё большим сюрпризом было то, что это явление происходит на уровне экспрессии генов», — говорит Трайямбак Патхак, первый автор публикации в Journal of Neuroscience.
Если SOCE работает аналогичным образом в клетках млекопитающих, он может играть определённую роль в заболеваниях, где дофамин играет значительную роль, таких как болезнь Паркинсона, синдром дефицита внимания (СДВ) и даже шизофрения.
«Наша работа открыла множество вопросов о важности SOCE в нервных клетках. Это может даже предоставить нам новые пути для изучения методов лечения таких состояний, как болезнь Паркинсона», — говорит профессор Хасан.